DE102009026606A1 - Digital hydraulic controller - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen digitalhydraulischen Regler mit mindestens zwei Ventilelementreihen, von denen die eine Ventilelementreihe eine Versorgungsleitung mit einem Reglerausgang verbinden kann und die andere Ventilelementreihe den Reglerausgang mit einer Auslassleitung verbinden kann. In dem Regler sind die Ventilelemente jeder Ventilelementreihe parallel angeschlossen und einzeln oder in verschiedenen Kombinationen miteinander gleichzeitig schaltbar. Die Ventilelemente einer Ventilelementreihe haben einen jeweils anderen Strömungsquerschnitt. Erfindungsgemäß ist das Ventilelement, das den kleinsten Strömungsquerschnitt hat, in der Ventilelementreihe doppelt vorhanden. Es ist ferner eine Systemeinheit mit einem Differentialzylinder und einem digitalhydraulischen Regler beschrieben, der vier Ventilelementreihen hat, von denen zwei mit ihrem gemeinsamen Reglerausgang mit der einen Druckkammer des Differentialzylinders verbunden sind, während die beiden anderen Ventilelementreihen mit ihrem gemeinsamen Reglerausgang mit der anderen Druckkammer des Differentialzylinders verbunden sind. Durch die unabhängige Einstellung der Drücke in den beiden Druckkammern ist der Differentialzylinder als präzise einstellbares Linearstellglied verwendbar.The invention relates to a digital hydraulic controller with at least two valve element rows, of which one valve element row can connect a supply line to a controller output and the other valve element row can connect the controller output to an outlet line. In the regulator, the valve elements of each valve element row are connected in parallel and can be switched simultaneously or individually in different combinations with each other. The valve elements of a valve element row each have a different flow cross-section. According to the invention, the valve element, which has the smallest flow cross-section, is present twice in the valve element row. It is also described a system unit with a differential cylinder and a digital hydraulic controller having four valve element rows, two of which are connected with their common regulator output to the one pressure chamber of the differential cylinder, while the other two valve element rows with their common regulator output to the other pressure chamber of the differential cylinder are connected. Due to the independent adjustment of the pressures in the two pressure chambers, the differential cylinder can be used as a precisely adjustable linear actuator.
Description
Die Erfindung betrifft einen Regler, der insbesondere in einem Hydrauliksystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, z. B. eine Papier- oder Kartonmaschine, verwendbar ist.The The invention relates to a controller, particularly in a hydraulic system for a machine for producing a fibrous web, z. As a paper or board machine, is used.
In Papiermaschinen wird verbreitet Hydraulik als Betätigungs- und Steuerungsmittel eingesetzt; insbesondere werden Stellglieder hydraulisch angetrieben, mit denen große Kräfte mit hoher Genauigkeit eingestellt und ausgeübt werden können.In Paper machines is widely used hydraulics as actuation and control means used; in particular, actuators hydraulically driven, with which large forces adjusted and exercised with high accuracy.
In der Regel wird ein Arbeitsfluid, z. B. Hydrauliköl verwendet, das von einer Pumpe unter Druck gesetzt wird. Die Einleitung des unter Druck stehenden Hydrauliköls in ein hydraulisches Stellglied, wie z. B. einen Hydraulikzylinder oder einen Hydraulikmotor wird typischerweise durch ein proportionales Steuerventil oder Proportionalventil gesteuert, das elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sein kann.In usually a working fluid, z. B. Hydraulic oil used, which is pressurized by a pump. The introduction of the pressurized hydraulic oil into a hydraulic Actuator, such as. B. a hydraulic cylinder or a hydraulic motor is typically by a proportional control valve or proportional valve controlled, driven electrically, hydraulically or pneumatically can be.
Ein solches Steuerventil hat einen verschieb- oder verlagerbaren Steuerschieber oder Steuerkolben, der in Antwort auf seine Lage in einem zugehörigen Ventilgehäuse einen Solldruck am Ausgang einstellen kann, indem der Druck von der Pumpe gelieferten Hydrauliköls heruntergeregelt wird. Die Beweglichkeit des Steuerkolbens im Ventilgehäuse erfordert zwingend ein gewisses Spiel oder Spaltmaß zwischen Steuerkolben und Ventilgehäuse, so dass eine innere Leckage des Steuerventils unvermeidbar ist. Das Spaltmaß darf nicht zu eng gewählt werden, denn sonst würde das Ventil zu anfällig gegen Verschmutzungen im Hydrauliköl.One such control valve has a displaceable or displaceable spool or control piston, which in response to its location in an associated Valve housing can set a target pressure at the output, by the pressure of hydraulic oil supplied by the pump is regulated down. The mobility of the spool in the valve body necessarily requires a certain clearance or gap between Control spool and valve body, allowing internal leakage of the control valve is unavoidable. The gap size must not Too narrow, otherwise the valve would too susceptible to contamination in the hydraulic oil.
In letzter Zeit wurden alternative Druckregler entwickelt, die in dieser Anmeldung durchgängig als digitalhydraulische Druckregler bezeichnet werden sollen. Werden solche digitalhydraulischen Druckregler als Druckminderer eingesetzt, werden diese in der vorliegenden Anmeldung durchgehend als digitalhydraulische Druckminderer bezeichnet.In Lately, alternative pressure regulators have been developed in this Registration throughout as digital hydraulic pressure regulator should be designated. Become such digital hydraulic pressure regulator used as a pressure reducer, these are in the present application throughout referred to as digital hydraulic pressure reducer.
Die
Arbeitsweise der digitalhydraulischen Druckregler bzw. Druckminderer
ist beispielsweise in der Zeitschrift
Ein
digitalhydraulischer Druckregler besteht im einfachen Fall aus einer
Reihe parallel geschalteter Ventile, die lediglich AUF/ZU Funktion
besitzen; also einfache EIN/AUS-Schaltventile sind, die einen Durchfluss
zulassen oder unterbrechen und in dieser Anmeldung durchgängig
als Ventile bezeichnet werden können. Die Ventile sind
alle mit einer gemeinsamen Zuführleitung einerseits und
mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung andererseits verbunden. Die
Ventile selbst können herkömmliche Solenoidventile,
d. h. Ventile mit elektromagnetischem Antrieb sein. Natürlich
können auch andere Antriebsformen gewählt werden.The operation of the digital hydraulic pressure regulator or pressure reducer is for example in the journal
In the simple case, a digital hydraulic pressure regulator consists of a series of valves connected in parallel, which have only ON / OFF functions; So are simple ON / OFF switching valves that allow or interrupt a flow and can be consistently referred to in this application as valves. The valves are all connected to a common supply line on the one hand and to a common output line on the other. The valves themselves may be conventional solenoid valves, ie valves with electromagnetic drive. Of course, other forms of drive can be chosen.
Durch Anschluss oder Einbau von Drosselelementen bzw. durch die Ventile selbst ist dafür gesorgt, dass die Ventile unterschiedliche Durchflüsse haben, wenn sie geöffnet sind. Wenn beispielsweise vier Ventile vorgesehen sind, so können die Durchflussraten Q in den einzelnen, jeweils von dem zugehörigen Ventil wahlweise freigebbaren Durchlässen im Verhältnis von 1:2:4:8 zueinander stehen; bei einer größeren Anzahl von Ventilen wird diese Reihe entsprechend fortgesetzt.By Connection or installation of throttle elements or through the valves itself is ensured that the valves are different Have flows when they are open. If For example, four valves are provided, so can the flow rates Q in the individual, each of the associated Valve optionally releasable passages in proportion of 1: 2: 4: 8 to each other; at a larger one Number of valves will continue this series accordingly.
Durch Öffnen und Schließen einzelner Ventile bzw. Ventilkombinationen, die auf der Basis von mathematischen Modellen von einem Rechner bestimmt und ausgewählt werden, kann nun eine sehr rasche und präzise Druckeinstellung in der Ausgangsleitung bzw. in dem daran angeschlossenen Stellglied erreicht werden. Dies wird erreicht, indem die analoge Regelkurve des eingangs geschilderten proportionalen Steuerventils durch eine digital erstellte (angenäherte) Regelkurve ersetzt wird. Diese Kurve kann wegen des Wegfalls von Nichtlinearitäten und/oder Hysterese des analogen Proportionalventils eine stufenförmig angenäherte Gerade sein, die es erlaubt, einen Regelpunkt schnell und (nahezu) überschwingungsfrei anzufahren.By opening and closing individual valves or valve combinations, based on mathematical models of a calculator determined and selected, can now be a very fast and precise pressure adjustment in the output line or be achieved in the connected actuator. this will achieved by the analog control curve of the above-described proportional Control valve through a digitally created (approximated) Rule curve is replaced. This curve may be due to the omission of Non-linearities and / or hysteresis of the analog proportional valve be a stepped approximate straight line that allows a control point fast and (almost) free of overshoot to approach.
In den Druckreglern der genannten Art sind mehrere Ventile (nachfolgend als Ventilelemente bezeichnet, die eine Schaltventilfunktion und eine starre Drosselfunktion haben) unabhängig voneinander betätigbar. Die Darstellung der Regelkurve erfolgt durch Schalten geeigneter Kombinationen der Ventilelemente zur gleichen Zeit. Wenn ein einzelnes Ventilelement nicht mehr funktioniert, nimmt die Genauigkeit der Regelung zwar ab, die Regelungsfunktion bleibt aber erhalten.In the pressure regulators of the type mentioned are several valves (hereinafter referred to as valve elements, which has a switching valve function and have a rigid throttle function) independently actuated. The control curve is displayed by switching suitable combinations of the valve elements at the same time. If a single valve element stops working, decreases the accuracy of the Control off, but the control function remains.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen digitalhydraulischen Regler vorzuschlagen der mit einfachen Mittels eine hohe Regelungspräzision auch bei Ausfall eines Ventilelements sicherstellt.task The invention is to propose a digital hydraulic controller the simple means a high control precision also ensures failure of a valve element.
Diese Aufgabe wird mit einem digitalhydraulischen Regler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Task is with a digital hydraulic controller with the features of claim 1.
Es wurde gefunden, dass Ventilelemente mit geringen Durchflüssen, also den kleinen Strömungsquerschnitten, für die Präzision der Regelung von ausschlaggebender Bedeutung sind und dass diese Ventilelemente auch jene Ventilelemente sind, die mit am häufigsten betätigt werden.It It has been found that valve elements with low flow rates, So the small flow cross sections, for the Precision of the control of crucial importance are and that these valve elements are also those valve elements, which are most frequently used.
Dies wurde als besonderes Beispiel bei der Regelung der Linienlast in einem mit Hydraulikzylindern betätigten Walzenspalt eines Kalanders untersucht und die Aussage, dass die Ventilelemente mit den geringen Durchflüssen, also den kleinen Strömungsquerschnitten, für die Präzision der dieser Regelung von ausschlaggebender Bedeutung sind, wurde bestätigt.This was used as a special example in the regulation of line load in a hydraulic cylinder actuated nip of a Kalanders examined and the statement that the valve elements with the low flow, so the small flow cross sections, for the precision of this regulation of decisive Meaning, has been confirmed.
Erfindungsgemäß hat ein digitalhydraulischer Regler mindestens zwei Ventilelementreihen, von denen die eine Ventilelementreihe eine Versorgungsleitung mit einem Reglerausgang verbinden kann und die andere Ventilelementreihe den Reglerausgang mit einer Auslassleitung verbinden kann. Die Ventilelemente jeder Ventilelementreihe sind parallel angeschlossen und einzeln oder in verschiedenen Kombinationen miteinander gleichzeitig schaltbar. Mindestens einige der Ventilelemente einer Ventilelementreihe haben einen jeweils anderen Strömungsquerschnitt. Erfindungsgemäß ist mindestens das Ventilelement jeder Ventilelementreihe, das den kleinsten Strömungsquerschnitt hat, in der Ventilelementreihe doppelt vorhanden.Has according to the invention a digital hydraulic controller at least two valve element rows, from where the one valve element row a supply line with a Controller output can connect and the other valve element series the Controller output can connect to an outlet line. The valve elements each valve element row are connected in parallel and individually or simultaneously switchable in different combinations with each other. Have at least some of the valve elements of a valve element row a respective different flow cross-section. According to the invention at least the valve element of each valve element row, the smallest Flow cross-section has double in the valve element series available.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass im Fall des Versagens des Ventilelements mit dem kleinsten Strömungsquerschnitt durch Redundanz dieser Funktion eine gleichbleibende Regelungsqualität erhalten bleibt.On This way it is ensured that in case of failure of the valve element with the smallest flow area through redundancy of this Function maintained a consistent control quality remains.
Die getroffene Anordnung hat zudem den Vorteil, dass erfahrungsgemäß auch nominell baugleiche Ventilelemente tatsächlich geringfügig verschiedene Strömungsquerschnitte haben bzw. verschiedene Durchflüsse durchlassen. Diese Unterschiede können in einem digitalhydraulischen Regler dahingehend genutzt werden, dass bei der Festlegung einer zu schaltenden Kombination von Ventilelementen für einen Reglereingriff, das geeignetere der beiden Ventilelemente kleinsten Durchflusses gewählt wird. Damit lässt sich die Regelung noch weiter verfeinern.The taken arrangement also has the advantage that experience shows also nominally identical valve elements actually slightly have different flow cross-sections or different Let through throughputs. These differences can be used in a digital hydraulic controller to that in the determination of a switching combination of valve elements for a regulator intervention, the more suitable of the two valve elements smallest flow is selected. Leave it to refine the regulation even further.
Vorzugsweise sind die Ventilelemente aus einem elektromagnetischen Schaltventil und einer an dem Ventil vorgesehenen Drossel zusammengesetzt. Die Drosseln können durch einfache Bohrungen hergestellt sein und können dann mit immer gleichen Ventilen kombiniert werden. Auf diese Weise sind die Elemente, die bewegte Teile haben und damit störanfälliger sind, immer gleich. Dies Macht sowohl den Aufbau preiswerter und vereinfacht die Bevorratung von Ersatzteilen.Preferably are the valve elements from an electromagnetic switching valve and a throttle provided on the valve. The Chokes can be made by simple holes and can then be combined with always the same valves become. In this way are the elements that have moving parts and thus are susceptible to failure, always the same. This Makes both the construction cheaper and simplifies the stocking of spare parts.
Vorzugsweise sind innerhalb einer Ventilelementreihe die Ventilelemente mit verschiedenen Strömungsquerschnitte so zusammengestellt, dass sie einen von Ventilelement zu Ventilelement stufenweise zunehmenden Strömungsquerschnitt haben. Vorzugsweise ist der Strömungsquerschnitt von Stufe zu Stufe verdoppelt.Preferably are within a valve element series, the valve elements with different flow cross-sections assembled so that they one from valve element to valve element have gradually increasing flow cross-section. Preferably the flow cross-section is doubled from stage to stage.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Strömungsquerschnitte eine binäre Reihe, in der kleinste Strömungsquerschnitt 1 beträgt und die anderen Strömungsquerschnitte 2, 4, 8 und 16 usw. betragen.In an advantageous embodiment form the flow cross-sections a binary row, in the smallest flow area 1 and the other flow cross sections 2, 4, 8 and 16, etc. amount.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße digitalhydraulische Regler so gestaltet dass Schaltventile und Drosseln zum Einsatz mit Flüssigkeiten, insbesondere für Hydrauliköl, ausgelegt und geeignet sind; alternativ können Schaltventile und Drosseln zum Einsatz mit Gasen, insbesondere für Druckluft, ausgelegt und geeignet sein. Dabei können die Schaltventile elektromagnetisch angetriebene Ventile sein.Preferably is the digital hydraulic controller according to the invention designed so that switching valves and throttles for use with liquids, especially for hydraulic oil, designed and suitable; Alternatively, switching valves and chokes can be used with gases, especially for compressed air, designed and suitable be. The switching valves can be electromagnetically be driven valves.
In Anwendung der Erfindung kann der Regler mit einem Steuergerät verbunden sein, das die Schaltventile oder die Schaltventilkombinationen zum Öffnen ansteuert, wobei das Steuergerät den Regler als Druckregler oder als Durchflussregler steuern kann.In Application of the invention, the controller with a controller be connected, the switching valves or the switching valve combinations to open controls, the controller as the controller pressure regulator or as a flow regulator can control.
Die Erfindung ist auf eine Systemeinheit mit einem Differentialzylinder und einem digitalhydraulischen Regler anwendbar, in der der Regler vier Ventilelementreihen hat, von denen zwei mit ihrem gemeinsamen Reglerausgang mit einer zylinderseitigen Druckkammer des Differentialzylinders verbunden sind, während die beiden anderen Ventilelementreihen mit ihrem gemeinsamen Reglerausgang mit einer kolbenstangenseitigen Druckkammer des Differentialzylinders verbunden sind. In dieser Systemeinheit kann in einer vom Reglerausgang zur zylinderseitigen Druckkammer führenden Leitung ein Durchflusssensor angeordnet sein. In dieser Ausgestaltung kann der Durchflusssensor als Positionssensor verwendet werden, wie später beschrieben wird.The Invention is to a system unit with a differential cylinder and a digital hydraulic controller applicable in which the controller has four valve element rows, two of which with their common Controller output with a cylinder-side pressure chamber of the differential cylinder are connected while the other two valve element rows with its common regulator output with a piston rod side Pressure chamber of the differential cylinder are connected. In this System unit can be in one from the controller output to the cylinder side Pressure chamber leading line arranged a flow sensor be. In this embodiment, the flow sensor as a position sensor used as will be described later.
Besondere Vorteile zeigt dann eine Anordnung mit zwei solchen Systemeinheiten, in der jeder Differentialzylinder an einem Lagerpunkt einer an ihren beiden Enden gelagerten Walze angreift, wobei das Steuergerät die Signale der Durchflusssensoren als Positionsinformation des jeweiligen Walzenendes auswertet und die Bewegung der beiden Differentialzylinder auf der Grundlage dieser Positionsinformation synchronisiert.Special Advantages then shows an arrangement with two such system units, in each differential cylinder at a bearing point one at their both ends bearing roller attacks, the control unit the signals of the flow sensors as position information of the evaluates each roller end and the movement of the two differential cylinder synchronized based on this position information.
Verschiedene Anwendungen des erfindungsgemäßen Reglers werden nachfolgend erläutert.Various Applications of the regulator according to the invention are explained below.
In der Regel wird zur Steuerung der von einem Differentialzylinder, d. h. einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit zwei jeweils von einer Kolbenseite begrenzten Kammern, erzeugten Kraft lediglich der Druck in einer Kammer des Zylinders eingestellt, während in der anderen Kammer Umgebungsdruck bzw. der Druck im Vorratstank (Tankdruck) herrscht.As a rule, the force generated by a differential cylinder, ie a double-acting hydraulic cylinder with two chambers each bounded by a piston side, is generated the pressure in one chamber of the cylinder is set only while ambient pressure or the pressure in the storage tank (tank pressure) prevails in the other chamber.
Wenn der Zylinder „drücken” soll (z. B. die Kolbenstange ausgefahren werden soll), wird der Druck in der kolbenseitigen Kammer erhöht. Wenn andernfalls der Zylinder „ziehen” soll (z. B. die Kolbenstange eingezogen werden soll), wird der Druck in der stangenseitigen Kammer erhöht.If the cylinder should "press" (eg the piston rod is to be extended), the pressure in the piston-side chamber elevated. Otherwise, if the cylinder should "pull" (eg the piston rod is to be retracted), the pressure in the rod-side chamber increases.
Im Falle eines Lastwechsels von Drücken zu Ziehen oder umgekehrt, durchläuft die Regelung zwingend einen Zustand (toten Bereich) in dem keine Kraft vom Zylinder ausgeübt wird, wobei in diesem Zustand beide Kammern Tankdruck haben. In diesem Zustand sind beide Kammern mit dem Tank verbunden und der Kolben ist gewissermaßen lose oder frei.in the Case of a load change from push to pull or vice versa, the control passes through a condition (dead area) in which no force is exerted by the cylinder, in In this state, both chambers have tank pressure. In this condition Both chambers are connected to the tank and the piston is in a sense loose or free.
Wenn zudem ein großer Bereich von Kräften abzudecken ist, ist es schwierig, entsprechend feinfühlige Regelungen bereitzustellen, die eine genaue Regelung kleiner Kräfte sicherstellen.If also to cover a large range of forces it is difficult, according to sensitive regulations to provide an accurate control of small forces to ensure.
Mit der Präzision einer digitalhydraulischen Druckregelung ist es möglich, beide Kammern des Differentialzylinders gleichzeitig mit Druck zu beaufschlagen und den Druck in den Kammern unabhängig voneinander zu regeln. Auf diese Weise ist es möglich, auch sehr kleine Kräfte, die der Hydraulikzylinder ausüben soll, einzustellen, indem beide Druckkammern auf einem hohen Druckniveau entsprechend eingestellte Druckdifferenzen haben, also die Krafteinstellung durch Gegendruck in der gegen die gewünschte Kraft arbeitenden Druckkammer erfolgt bzw. unterstützt wird.With the precision of a digital hydraulic pressure control it is possible both chambers of the differential cylinder simultaneously pressurizing and the pressure in the chambers independently of each other. In this way it is possible even very small forces that exert the hydraulic cylinder should set, by both pressure chambers at a high pressure level have correspondingly set pressure differences, so the force setting by counter-pressure in working against the desired force Pressure chamber takes place or is supported.
Hinzu kommt noch der Vorteil, dass die Präzision der digitalhydraulischen Regelung besser ist, wenn der Eingangsdruck in den Regler und der Ausgangsdruck aus dem Regler ähnlich groß sind, d. h. wenn das Druckgefälle über den Regler klein ist. Dies bedeutet, dass der Druck in beiden Kammern in der Nähe des Versorgungsdrucks (Eingangsdruck des Reglers) gehalten werden kann, so dass das ein Ventilelement innerhalb von dessen minimaler Öffnungszeit durchströmendes Volumen klein wird, und somit gerade die feinfühlige Regelung im Bereich kleiner Änderungen verbessert ist. Um diesen positiven Effekt zu verstärken, kann das Steuergerät so ausgelegt werden, dass die Drücke so wählt, dass der höhere der beiden Kammerdrücke nur geringfügig unter dem Versorgungsdruck liegt. Dadurch wird unabhängig von den zu erzeugenden Kräfte stets im Bereich bester Regelungspräzision geregelt.in addition Yet another advantage is the precision of the digital hydraulic Regulation is better when the inlet pressure in the regulator and the Output pressure from the regulator are similar, d. H. when the pressure drop across the regulator is small is. This means that the pressure in both chambers is close the supply pressure (input pressure of the regulator) are kept so that that is a valve element within its minimum opening time flowing through volume is small, and thus just the sensitive control in the range of small changes is improved. To reinforce this positive effect, The control unit can be designed so that the pressures so chooses that the higher of the two chamber pressures only slightly below the supply pressure. Thereby becomes independent of the forces to be generated always regulated in the area of best control precision.
Durch die gleichzeitige Druckregelung in beiden Druckkammern ist ferner der Wechsel zwischen Drücken und Ziehen im Differentialzylinder erheblich besser steuerbar; es genügt, wenn lediglich durch Änderung des Drucks in einer Druckkammer die Gegenkraft passend erhöht oder vermindert wird, um so die Kraft der anderen Druckkammer zu überschreiten oder zu unterschreiten. Dadurch ergibt sich kein unkontrollierter Zustand mehr in dem beide Druckkammern mit dem Tank verbunden sind.By the simultaneous pressure control in both pressure chambers is further the change between pushing and pulling in the differential cylinder considerably better controllable; it is enough if only by change the pressure in a pressure chamber appropriately increases the counterforce or is decreased so as to exceed the force of the other pressure chamber or to fall below. This does not result in an uncontrolled state more in which both pressure chambers are connected to the tank.
Eine typische Anwendung der digitalhydraulischen Regelungstechnik ist die Steuerung von Pressdrücken von Walzen und Regelung von Druckverläufen in einem Walzenspalt in Maschinenquerrichtung CD (CD = cross machine direction).A typical application of digital hydraulic control technology is the control of pressing pressures of rollers and control of pressure gradients in a nip in the cross machine direction CD (CD = cross machine direction).
Diese digitalhydraulische Technik kann auch verwendet werden um die Blende einer Stoffauflaufdüse (Schlitzdüse) in einer Papier- oder Kartonmaschine einzustellen. Üblicherweis erfolgt die Einstellung der Blende, die in CD-Richtung einen gleichmäßigen Stoffaustritt aus dem Düsenschlitz eines Stoffauflaufs sicherstellen soll, mittels elektrischen Spindelantrieben. Diese mit Schrittmotoren und einem passenden Getriebe ausgerüsteten Stellantriebe sind dicht an dicht (etwa alle 75 bis 150 mm) entlang der Blende angebracht und die Einstellung der Schlitzbreite der Schlitzdüse erfolgt durch lokales (geringfügiges) Verbiegen der Unterkante der Blende in Richtung auf die Unterkante der Schlitzdüse.These Digital hydraulic technology can also be used around the bezel a headbox nozzle (slot nozzle) in one Paper or board machine. Üblicherweis Adjusting the aperture, the CD direction is a uniform Leakage from the nozzle slot of a headbox to ensure, by means of electric spindle drives. These equipped with stepper motors and a suitable gearbox Actuators are close to each other (about every 75 to 150 mm) along the Aperture attached and the adjustment of the slot width of the slot nozzle is done by local (slight) bending of the lower edge the aperture in the direction of the lower edge of the slot nozzle.
Durch die Präzision der Regelung, die mit der digitalhydraulischen Technik der eingangs geschilderten Art erreicht wird und weil diese Hydraulik einen einmal eingestellten Druck in einem Volumen einschließt und ohne weiteren Aufwand dann aufrecht erhält, ist es möglich, die Blendenverstellung mittels Differentialzylindern zu bewerkstelligen anstatt die bisher üblichen Spindelantriebe zu verwenden. Auf diese Weise lässt sich eine in der Konstruktion einfache und wartungsarme Blendenverstellung realisieren.By the precision of the regulation with the digital hydraulic Technology of the kind described is achieved and because of this Hydraulics includes a once set pressure in a volume and then maintain it without further effort, it is possible, the aperture adjustment by means of differential cylinders to accomplish instead of the usual spindle drives to use. In this way, one can be in the construction realize simple and low-maintenance aperture adjustment.
In dieser Lösung ist jeweils anstelle eines Spindeltriebs in einem üblichen Stoffauflaufkasten ein Differentialzylinder vorgesehen, dessen Kolbenstange mit einem Weg- bzw. Positionssensor verbunden ist, um einen genauen Einstellwert für die Kolbenstellung zu erhalten. Als Positionssensoren können verschiedene Sensortypen verwendet werden; für die an einem Stoffauflauf herrschenden Umgebungsbedingungen ist ein sogenannter LVDT-Sensor (LVDT = Linear Variabler Differential Transformator) wegen seiner Robustheit besonders geeignet. Andere Sensortypen können verwendet werden. Für eine Regelung kann ferner auch eine Kraft als Rückkopplungsgröße verwendet werden.In This solution is in each case instead of a spindle drive in a usual headbox, a differential cylinder provided, the piston rod with a displacement or position sensor is connected to a precise set value for the piston position to obtain. As position sensors can be different Sensor types are used; for the on a headbox the prevailing environmental conditions is a so-called LVDT sensor (LVDT = Linear Variable Differential Transformer) because of its robustness particularly suitable. Other sensor types can be used become. For a regulation may also be a force as Feedback size can be used.
Je nach Anforderungen an die Stellgeschwindigkeit und Stellgenauigkeit kann ein einfacher digitalhydraulischer Regler mit zweimal zwei bis drei Ventilelementen (Schaltventile mit Drossel) vorgesehen werden, der die Drücke in den beiden Druckkammern unter Rückkopplung der tatsächlichen Stellung so einstellt, dass die Blende die gewünschte Schlitzbreite einstellt. Es ist möglich, jeden Differentialzylinder mit seinen eigenen Ventilelementen auszurüsten.Depending on the requirements of the positioning speed and positioning accuracy, a simple digital hydraulic controller with twice two to three valve elements (switching valves with throttle) are provided which adjusts the pressures in the two pressure chambers with feedback of the actual position so that the aperture sets the desired slot width. It is possible to equip each differential cylinder with its own valve elements.
Wenn die geforderten Stellzeiten dies zulassen, können aber auch Lösungen gewählt werden, in denen beispielsweise in einer Art Multiplexverfahren nur ein Regler vorhanden ist, der die Drücke für zwei Druckkammern in zwei zentralen Druckleitungen einstellen kann. Die einzelnen Differentialzylinder werden in diesem Multiplexverfahren nacheinander einzeln mit den zentralen Druckleitungen verbunden und die Solldrücke in den beiden Kammern dieses Differentialzylinders werden dann von dem zentralen Druckregler eingestellt. Dabei kann der individuelle Positionssensor eine Größe für die Einstellung liefern. Dann werden die beiden Kammern verschlossen und damit auch von den zentralen Leitungen getrennt. Auf diese Weise genügen zwei einfache Schaltventile für jeden Differentialzylinder und es kann mit sehr wenigen Leitungen ausgekommen werden.If the required operating times allow this, but can also solutions are chosen in which, for example in a kind of multiplexing only one controller is present, the the pressures for two pressure chambers in two central Can set pressure lines. The individual differential cylinders be in this multiplexing successively individually with the connected to central pressure lines and the set pressures in the two chambers of this differential cylinder are then from adjusted to the central pressure regulator. In this case, the individual position sensor provide a size for the setting. Then the two chambers are closed and thus also by the separate central lines. In this way two are enough simple switching valves for each differential cylinder and it can be done with very few wires.
Es sind auch Mischformen möglich, in denen Gruppen von Differentialzylindern im Multiplexverfahren einzeln oder auch gemeinsam in Überlagerung einer mechanischen (Vor)Einstellung verstellt werden können. Natürlich kann auch jedem Differentialzylinder ein eigener Regler zugeordnet sein.It Mixed forms are also possible in which groups of differential cylinders in multiplexing individually or together in superposition of a mechanical (pre) adjustment can be adjusted. Of course, each differential cylinder can have its own Be assigned controller.
Für die Druckversorgung genügt wegen der geringen Häufigkeit der Einstellung und wegen der kurzen Stellwege eine sehr kleine Pumpe, die zweckmäßigerweise mit einem Druckspeicher gekoppelt ist, so dass ein in etwa konstanter Eingangsdruck an dem Regler oder den Reglern ausreichend ist.For the pressure supply is sufficient because of the low frequency the setting and because of the short travel a very small Pump, which expediently with a pressure accumulator is coupled so that an approximately constant input pressure at the Regulator or the regulators is sufficient.
In
Der
Differentialzylinder
Leitungen
Ferner
sind in
Als Arbeitsfluid kommt hier neben üblichen Hydraulikflüssigkeiten auch Wasser und/oder wässrige Emulsionen in Betracht, was einfach zu handhabe ist, und kein Umweltrisiko darstellt. Weil nur geringe Bewegungen ausgeführt werden und im Druckregler nur ein/aus-Schaltventile verwendet werden, ist die Schmierfähigkeit von Hydrauliköl nicht unbedingt erforderlich.When Working fluid comes along with common hydraulic fluids also water and / or aqueous emulsions into consideration what easy to handle, and does not pose an environmental risk. Because only small movements are carried out and in the pressure regulator only On / off switching valves are used, the lubricity of hydraulic oil is not essential.
Eine
Pumpe
Das
Bewegen von schweren Lasten, wie z. B. Walzen in einer Papiermaschine,
mit zwei Hydraulikzylindern
Durch
die indirekte Messung kann der Absolutwert für die Kolbenstellung
auch leicht fehlerbehaftet sein, es können aber den beiden
Messwerten (jeder für einen Zylinder
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